JPH01165885A

JPH01165885A - 制振構造物

Info

Publication number: JPH01165885A
Application number: JP32458887A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fujita; 豊藤田; Ryoichi Shohara; 良一称原
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1989-06-29
Also published as: JPH0478785B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、地震等の外力による振動エネルギーを内部
で吸収する機能を有する制振構造物に係わり、特に、高
層の構造物に用いられて好適な制振構造物に関するもの
である。

「従来の技術」一般に、建築・土木構造物等の構造物は、これに地震等
の外力により振動エネルギーが加えられても、この構造
物の振動を抑制することで、その躯体に必要以上の応力
が発生することを抑えると共に居住環境を静穏化するよ
うな耐震・耐風構造物とされるのが通常である。

このような耐震・耐風構造物の一例として、地震等の外
力による振動エネルギーを内部で吸収する機能を構造物
自身に持たせた、いわゆる制振構造物と呼ばれる構造物
が種々検討、実施されている。

従来検討、実施されている制振構造物の例としては、以
下に挙げるようなものがある。

■　摩擦式、油圧式等のダンパーを構造物の所定個所に
多数設置することで必要な減衰効果を得るような制振構
造物。

■　構造物の頂部に構造物の数％程度の重量を持つ錘（
ダイナミックダンパーと呼ぶ）を設置し、この錘と構造
物との共振により構造物自身の振動を減衰させるような
制振構造物。

■　構造物の頂部に前記■と同様の錘とアクチュエータ
等の加振器（これらを総称してアクティブ・マス・ダン
パーと呼ぶ）を設置し、このアクティブ・マス・ダンパ
ーにより構造物自身の振動を積極的に減衰させるような
制振構造物。

■　構造物の内部及び外部に振動検出センサーを設置す
ると共に、地震等の外力による構造物の応答が最小とな
るように制御器で構造物を制御するような制振構造物。

この制御器の例としては、プレース等の剛性を変化させ
ることで構造物全体の剛性を変化させるような位置が挙
げられる。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、前記従来の制振構造物は以下に挙げるよ
うな問題点をそれぞれ抱えていた。すなわち、 ■　ダンパーを構造物の所定個所に多数設置したような
制振構造物では、安定した減衰が得られるものの、その
効果が余り期待できず、不十分な制振効果しか得られな
い。

■　構造物の頂部にダイナミックダンパーを設置したよ
うな制振構造物では、このダイナミックダンパーが構造
物の数％程度の重量を持つ大規模なものであるため、そ
の設置個所が構造物の頂部等に限定されてしまう。従っ
て、構造物の１次固有振動モードにしか有効な制振効果
が得られないため、高層の構造物に対して有効な結果が
得られにくい。

■　構造物にアクティブ・マス・ダンパーや制御器を設
置して構造物の振動を積極的に減衰させろような制振構
造物では、位置及び手法が大変大掛かりなものとなるた
め、現実性に乏しく、また実現例も皆無である。

この発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、構造物
の複数次の固有振動モードに対して有効な制振効果が得
られ、かつ、大規模な位置等が不要な制振構造物の提供
を目的としている。、「問題点を解決するための手段」前記問題点を解決するために、この発明のうち第１の発
明は、構造物の複数次の固有振動モードの腹に相当する
部分の壁体の少なくとも一部を水平方向に移動自在に構
成すると共に、これら壁体自身の固有周期を前記構造物
のそれぞれの振動モードの固有周期と略一致させ、かつ
、前記壁体に自身の水平方向の振動を減衰させる減衰機
構を付設したような制振構造物を構成している。

また、第２の発明は、前記第１の発明の制振構造物の壁
体に、自身の水平方向の位置を所定の位置へ復帰させる
原点復帰機構を付設したような制振構造物を構成して、
前記問題点を解決している。

「作用」この発明では、多次の固有振動モードが構造物に励起さ
れると、前記壁体が、その固有周期が構造物の固有振動
モードのそれぞれの固有周期と略一致された状態で、こ
の構造物の振動に従って所定の位相差を伴って水平方向
に振動する。そして、これら壁体のそれぞれは、減衰機
構により水平方向の振動が減衰されるので、構造物と壁
体との共振により構造物に励起される６次の固有振動及
び自身の固有振動が同時に減衰されて構造物の制振が行
われる。

「実施例」以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第５図は、この発明のうち第２の発明の一
実施例である建築物（制振構造物）を示す図である。こ
れら図において、符号Ｓで表されるのは地盤Ｇ上に立設
された鉄骨造の建築物であり、この建築物Ｓは、鉄骨造
の住１．ｌ、・・・及び粱２．２、・・によりその躯体
が構成されている。

この建築物Ｓには、第１図に示すように、その１次〜３
次固有振動モードの腹（最大振幅値）に相当するそれぞ
れの階にコンクリート製の壁体３、３、・・・が配置さ
れている。

これら壁体３．３、・・・は、本実施例では制振用に特
別設けられるものではなく、通常の建築物において耐震
壁を構成しない雑壁が用いられている。

従って、第１図において図示されていない部分において
も雑壁たる壁体は多数設けられているが、単に説明簡略
化のために図示を省略したにすぎない。しかしながら、
建築物Ｓの１次〜３次固有振動モードの腹に相当する階
に配置された壁体３．３、・・・とそれ以外の壁体との
相異点は、これら壁体３．３、・・・が建築物Ｓの水平
方向に移動自在に構成されている点である。

より具体的に言えば、壁体３は、第２図ないし第５図に
示すように、建築物Ｓの１対の柱１．　１及び梁２．２
て囲繞される平面内に配置されている。この壁体３は、
その高さ及び幅がそれぞれ柱１．１間及び梁２．２間の
間隔より若干狭く形成されることで、１１，１′ＦＪＣ
び粱２．２とそれぞれ所定の間隙をもって配置されてい
る。同様に、壁体３の壁厚は粱２の梁幅よりも薄く形成
されている。壁体３の下面全体には四弗化エチレン等の
摩擦低減材４が貼付される一方、粱２の上面にはこの壁
体３を挾んで梁２の長手方向に延在する板状のストッパ
５．５が立設され、これにより、壁体３はその面外方向
への移動が規制された状態で、すなわち水平方向に移動
（摺動）自在に構成されている。あるいは、前記壁体３
の下面と梁２上面との間に空隙が形成されることで、前
記摩擦低減材４を省略したような構成としても良い。

また、壁体３の両端縁と柱ＩＳ　ｌ側面とはスプリング
６．６、・・・により連結され、すなわちスプリング６
．６、・・・は、壁体３の水平方向の位置を中央位置に
復帰さける原点復帰機構を構成している。

さらに、壁体３の上端部には自身の水平方向の振動を減
衰する減衰機構７が設けられている。この減衰機構７は
、壁体３上面に突設され、その長手方向全体に亙って延
在されたＴ形ｗ４８と、このＴ形鋼８全体をその上方か
ら覆うように前記梁２下面に取り付けられた断面コ字状
の箱体９と、この箱体９下端両側に取り付けられて箱体
９及びＴ形ｗ４８間を閉塞する板状のゴムパツキン１０
，１０と、前記箱体９内部に封入された粘性体１１とか
ら構成されている。この粘性体１１としては、アスファ
ルトコンパウンド等周知の粘性体が好適に使用されるが
、粘弾性体を用いれば、ゴムパツキン１Ｏ１ｌＯによる
液密性を厳密に考慮せずとも液漏れ等が発生せずにより
好適である。

そして、これら壁体３のそれぞれは、その総重量及び前
記スプリング６．６、・・・のバネ定数が適宜調整され
ることで、自身の水平方向の振動に対する固有周期が、
建築物Ｓの１次〜３次固有振動モードの固有周期とそれ
ぞれ路間−とされている。

このような構成の建築物Ｓに地盤Ｇから地震等の水平外
力が伝達されると、その躯体たる往ｌ、ｌ、・・・及び
梁２．２、・・・は建築物Ｓに固有の振動モードでかつ
固有の振動周期をもって振動する。

ここで、建築物Ｓには通常１次の固有振動モードが励起
されるが、建築物Ｓが高層である場合や水平外力の規模
等によっては、より高次の固有振動モードが励起される
場合もある。このような場合、建築物Ｓ全体で見ると、
これら１次から高次までの固有振動モードが重ね合わさ
れたような振動が励起されることになる。

このようにして多次の固有振動モードが建築物Ｓに励起
されると、これら振動モードの腹に相当する階に設置さ
れた水平方向移動自在な壁体３．３、・・・も、建築物
Ｓの振動に従って所定の位相差を伴って水平方向に振動
する。そして、これら壁体３．３、・・・のそれぞれは
、その固有周期が建築物Ｓの固有振動モードのそれぞれ
の固有周期と路間−とされ、かつ、減衰機構７．７、・
・・により水平方向の振動が減衰されるように構成され
ているので、建築物Ｓと壁体３．３、・・・との共振に
より建築物Ｓの６次の固有振動及び壁体３．３、・・・
自身の固有振動が同時に減衰されて、建築物Ｓの制振が
行われる。

よって、この実施例の建築物Ｓにあっては、その６次の
固有振動モードに対応して、それぞれの振動モードの腹
に相当する各階に前記従来におけるダイナミック・ダン
パーが設けられたような構成であるため、建築物Ｓに励
起される多次の固有振動が有効に減衰されて建築物Ｓの
制振が行われる。しかも、振動体として建築物Ｓ中に既
に設置された雑壁たる壁体３．３、・・・が使用されて
いるので、特別な位置を必要とせず、かつその設置場所
等に苦慮することがない。よって、この実施例によれば
、建築物Ｓの複数次の固有振動モードに対して有効な制
振効果が得られ、かつ、大規模な位置等が不要な建築物
Ｓを実現することができる。

また、この実施例の建築物Ｓは、前述の如く特別な位置
が新たに建築物Ｓ中の有効空間内に設置されているので
はないから、建築物Ｓに制振効果を付与するに際して同
等空間的制限が設けられず、かつ、既存の雑壁たる壁体
３．３、・・・が使用されているので、大変安価に構成
することができる、等の優れた利点を有する。

次に、第６図ないし第７図を参照して、この発明のうち
第１の発明の一実施例である建築物（制振構造物）Ｓに
ついて説明する。なお、以下の説明において、前記第２
の発明の一実施例である建築物と同一の構成要素につい
ては同一の符号を付し、その説明を省略する。

この実施例では、第６図ないし第７図に示すように、壁
体３の高さが梁２．２間の間隔と略等しく形成され、こ
れにより、壁体３は、その上・下面と粱２．２の上・下
面とが面接触された状態で柱１．１及び梁２．２で囲繞
される平面内に配置されている。′また、壁体３及び梁
２．２間の間隙の一方（図示例では壁体３下面）には摩
擦低減材４が介在されろと共に、他方の間隙には摩擦板
（減衰機構）１２が介在されている。

そして、これら壁体３のそれぞれは、その総重量が適宜
調整されることで、自身の水平方向の振動に対する固有
周期が、建築物Ｓの１次〜３次固有振動モードの固有周
期とそれぞれ路間−とされている。

なお、この実施例では、前記第２の発明の一実施例と比
較した場合、その壁体３が前記実施例の壁体３の幅より
も広げられると共に、前記スプリング６．６、・・・が
省略された構成となっている。

すなわち、この実施例では、壁体３がスプリング６．６
、・・・により振動されて建築物Ｓの振動が減衰される
るよりも、摩擦板１２により壁体３と建築物Ｓとの相対
的振動が減衰される作用を期待している。

従って、このような構成の建築物Ｓに多次の固有振動モ
ードが建築物Ｓに励起されると、これら振動モードの腹
に相当する階に設置された水平方向移動自在な壁体３．
３、・・・も、建築物Ｓの振動に従って所定の位相差を
伴って水平方向に振動する。そして、これら壁体３．３
、・・・のそれぞれは、その固有周期が建築物Ｓの固有
振動モードのそれぞれの固有周期と路間−とされ、かつ
、減衰機構Ｉ２、！２、・・・により水平方向の振動が
減衰されるように構成されているので、前記第２の発明
の一実施例の場合と同様に、建築物Ｓと壁体３．３、・
・・との共振により建築物Ｓの多次の固有振動及び壁体
３．３、・・自身の固有振動が同時に減衰されて、建築
物Ｓの制振が行われる。

よって、この実施例にあっても、建築物Ｓの複数次の固
有振動モードに対して有効な制振効果が得られ、かつ、
大規模な位置等が不要な建築物Ｓを実現することができ
る。

なお、この発明の制振構造物は、その細部が前記実施例
に限定されず、種々の変形例が実施可能である。−例と
して、前記壁体３を水平方向に移動自在に構成する手段
及び壁体３の水平方向の振動を減衰させる減衰機構の構
成も任意であり、周知の手段から適宜選択されれば良い
。

また、水平方向に移動自在な壁体３．３、・・・の設置
個数及び設置個所も任意であり、構造物の規模、またこ
れに期待する制振効果等に応じて適宜決定されれば良い
。

さらに、この発明の制振構造物は、その適用対象が建築
物に限定されず、例えば塔状の構造物にも好適に適用可
能である。

「発明の効果」以上詳細に説明したように、この発明によれば、多次の
固有振動モードが構造物に励起されると、構造物と壁体
との共振により構造物の６次の固有振動及び自身の固有
振動が同時に減衰されることで、構造物の制振が行われ
る。しかも、この壁体としては、構造物中に既に設置さ
れた雑壁等が使用可能であるので、特別な位置を必要と
せず、かつその設置場所等に苦慮することがない。よっ
て、この発明によれば、構造物の複数次の固有振動モー
ドに対して有効な制振効果が得られ、かっ、大規模な位
置等が不要な構造物を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明のうち第２の発明の一実
施例である建築物を示す図であって、第１図はその全体
を示す概略図、第２図は壁体周辺のみを取り出して示し
た正面図、第３図は第２図のｒｎ−ｔｎ′線に沿う矢視
断面図、第４図は第３図の■円内を拡大して示した断面
図、第５図は第３図の７円内を拡大して示した断面図、
第６図ないし第７図はこの発明のうち第１の発明の一実
施例である建築物を示す図であって、第６図は壁体周辺
のみを取り出して示した正面図、第７図は第６図の■−
■′線に沿う矢視断面図である。Ｓ・・・・・・建築物（制振構造物）、３・・・・・・
壁体、６・・・・・・スプリング（原点復帰機溝）、７
・・・・・・減衰機構、１２・・・・・・摩擦板（紘衰
機構）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）構造物の複数次の固有振動モードの腹に相当する
部分の壁体の少なくとも一部が水平方向に移動自在に構
成されると共に、これら壁体自身の固有周期が前記構造
物のそれぞれの振動モードの固有周期と略一致され、か
つ、前記壁体には自身の水平方向の振動を減衰させる減
衰機構が付設されていることを特徴とする制振構造物。
（２）構造物の複数次の固有振動モードの腹に相当する
部分の壁体の少なくとも一部が水平方向に移動自在に構
成されると共に、これら壁体自身の固有周期が前記構造
物のそれぞれの振動モードの固有周期と略一致され、か
つ、前記壁体には自身の水平方向の位置を所定の位置へ
復帰させる原点復帰機構と自身の水平方向の振動を減衰
させる減衰機構とが付設されていることを特徴とする制
振構造物。